某型多级轴流压气机试验件结构设计及试验研究

发布时间：2020-06-15 08:43

【摘要】：气流在压气机中的流动是全三维、带粘性的非定常流动,其流动规律相当复杂。现代计算流体力学,在叶轮机方面,已从二维无粘分析发展到全三维的粘流分析,并在全三维非定常流场的数值模拟取得了很大进展,但离工程实际应用还有一定距离。要完全了解气流在压气机中的真实流场和流动规律、以及在非设计点处的气动性能,真正解决压气机设计中潜在的问题还得借助于压气机试验和先进的测试手段。某机核心机高压压气机为7级轴流式压气机,该压气机设计指标高,性能先进,目前国内还没有研制过同量级高性能水平的高压压气机,尽早的开展部件研究,充分暴露气动、结构和强度等方面存在的问题的重要性不言而喻。 本课题的研究重点是验证该7级轴流式压气机的前三级压气机气动性能是否满足设计要求。该压气机前三级第一、二级采用全超音设计,第三级采用跨音设计,各级级压比高,级负荷大。从满足气动参数测量和压气机试验件的安全运行两方面对压气机试验件进行结构设计和试验验证。 在方案设计阶段,针对3级压气机试验件的设计要求,主要对试验件各种总体方案布局、转子结构及支承形式、静子结构、试验器和主轴承选择、轴承润滑、封严、转子动力学特性调整、弹性支承、挤压油膜阻尼器、轴向力调节、试验件测试与监控和结构方案可行性等方面进行了设计分析,形成了多级轴流压气机试验件的结构方案。 在工程设计阶段,对方案设计中存在的问题,进行了结构改进优化设计,最终完成了全台试验件零组件的结构定型、选材分析、工艺协调、详细测试和监控布置及有关详细设计工作,并将所有设计分析结果落实到有关设计报告和工程设计图样中。 压气机试验件在完成加工装配后,进行了转速调试和初步性能试验。针对初步试验录取的性能参数与设计要求有较大差距的问题,主要从测试、台架、设计、加工工等几个方面进行了计算分析,并根据计算分析结果,提出了一些有效的改进措施。 贯彻了改进措施的压气机试验件重新上台试验录取的性能参数流量、压比和喘振裕度基本达到总体设计要求,但效率指标偏低,需要在后续的7级压气机试验件上进行进一步的试验验证。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH453

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